空氣能熱泵安裝工程設計前準備工作

確定熱水使用場所類型，作為劃分熱水使用時間及最高日用水定額的依據。如賓館一般為全日制供水，使用時間為24h，最高日用水定額為一般為150L/標間。浴室一般為半日制供水，使用時間為12h，最高日用水定額為一般為100L/人。工廠宿舍根據實際情況，會有倒班或者全日制供水，使用時間為8~24h。最高日用水定額一般為50L/人。詳細劃分見4.3.2每日熱水用水量計算。

了解每日熱水用水量，作為系統(tǒng)設計依據。向經銷商或甲方確認每日熱水用水量或弄清日最高熱水使用人數，使用房間數或用水點數量等。如賓館房間個數、入住率，浴室每日高峰人數、用水點個數（如噴頭，花灑個數），工廠或學校宿舍入住人數。并根據使用場所類型計算每日熱水用水量。

確認工程所在地區(qū)：并根據氣象參數表，冷水計算溫度表（P21）了解當地氣象參數，特別是最低水溫、年平均水溫及冬季平均氣溫，作為選擇設備型號、數量及校核設備運行可靠性的依據。

明確建筑概況：建筑高度，機組、水箱的擺放位置，是否采用回水。作為水泵選型計算依據。

了解水電情況：預留水管口徑，配電容量大小。若此點了解不到，需在設計資料中表明，水管預留口徑，配電量大小。

了解甲方的具體要求，考慮其合理性。

每日熱水用水量計算

Q_容量= Q×N

式中：Q_容量—水箱的容量

Q—最高日用水定額（L）

N—日最高熱水使用數量，單位根據場所確定

根據上式計算得每日熱水用用水量和選擇水箱大小。上式中N需向經銷商或甲方確認，Q根據使用場所確定，常用場所數值如下表：

上表中歸類了一些常見場所最高日用水定額和使用時間，未歸類上表中的場所見：熱水定額表《建筑給水排水設計規(guī)范 GB50015-2003》。

一、計算系統(tǒng)所需熱量：

Q=CM△T

式中：Q —系統(tǒng)總制熱能力，單位Kcal

C—水的比熱容，為1Kcal/kg.℃

M-水箱中水的質量，單位kg

△T—溫差，即制熱所需水溫-年平均水溫/年最低水溫，單位℃

年平均水溫/年最低水溫見下表（冷水計算溫度表）

二、計算系統(tǒng)所需功率：

式中：Q —系統(tǒng)總制熱能力，單位Kcal

W—系統(tǒng)總制熱功率，單位Kw

860-電的熱值，單位Kcal/Kw

h—運行時間，單位 小時

運行時間的考慮：

運行時間，與用水量的是影響機組選型計算中兩個最主要的因素，用水量一般不變，所以根據工程情況的不同，運行時間在設計中的波動是比較大的。運行時間主要考慮以下幾個方面：

節(jié)能性與經濟性：在一定范圍內。運行時間設計越少，那么說明系統(tǒng)配置的制熱能力越大，即使冬季不需其他輔助加熱，依靠空氣源熱泵就能滿足熱水需求，故運行成本相對較低，節(jié)能性增加，但初投入也增大，經濟性下降；運行時間設計越多，那么說明系統(tǒng)配置的制熱能力越小，冬季需用電輔加熱，故運行成本相對較高，節(jié)能性減少，但初投入也減少，經濟性增加。經濟性與節(jié)能性是一個工程是否優(yōu)質的重要指標，但這兩者處于一對矛盾關系，所以只能在中間尋找一個最佳平衡點。

冬季的環(huán)境因素：空氣源熱泵的熱源是空氣，其性能受環(huán)境影響較大，所以根據冬季的環(huán)境因素的不同，運行時間要做相應的調整，對于冬季較寒冷的地區(qū)，運行時間需設計要短，對冬季溫暖地區(qū)，運行時間可以設計長一些。

工程性質：這一點主要的考慮就是工廠宿舍的倒班情況，如三班倒，即24小時內輪流三班，故我們設計運行時間時得考慮冬季最冷月的運行時間要小于8小時。

經上述分析，根據經驗。運行時間在江浙滬（不包括蘇北）一帶一般設計10小時左右，冬季較寒冷地區(qū)一般設計8小時左右，冬季溫暖地區(qū)設計12小時，三班倒情況一般設計5小時左右。

三、最冷月校核計算

空氣源熱水機組熱源是空氣，其性能受環(huán)境影響較大，根據現有資料：環(huán)境溫度低于-10℃，大部分熱水機組不能正常工作。這就要求熱水機組一般使用區(qū)域冬季環(huán)境溫度高于-10℃。由此可知空氣源熱泵熱水機組適用于夏熱冬暖地區(qū)，根據我國氣候條件，推薦長江以南區(qū)選用空氣源熱泵機組。

故機組選型時，需考慮工程所在地的冬季平均溫度，根據冬季平均溫度來考慮機組在冬季的衰減。冬季平均溫度與機組冬季衰減關系見能效比曲線表。

該表橫軸為環(huán)境溫度，縱軸為能效比，反映了環(huán)境溫度與空氣源熱泵機組能效比的曲線關系，用于計算最冷月機組產水量的衰減率以及最冷月機組產水量。計算公式如下：

上式中冬季能效比根據工程地點的冬季平均溫度來查能效比曲線表，常規(guī)空氣源熱泵熱水機組為4.0，其余機型及額定產水量詳見創(chuàng)能機型譜。而最冷月運行時間我們規(guī)定必須小于15小時。

例：某工程每日熱水需求量為3噸，配置一臺5P熱泵機組，已知當地冬季平均氣溫4.2℃。計算機組冬季制熱能力衰減率，機組最冷月產水量及最冷月運行時間。

已知冬季氣溫4.2℃，查表得冬季能效比約為2.8,5P循環(huán)機的額定能效比為4.0，額定產水量為410L/h

根據公式（一），計算得機組冬季產水量衰減率=2.8/4.0=0.7

根據公式（二），計算得機組最冷月產水量=410×0.7=294L/h=0.294m³/h

最冷月運行時間=每天最大用水量÷（最冷月產水量×機組數量）=3m³÷（0.294m³/h×1）=10.2h

最冷月校核計算即校核最冷月運行時間是否小于規(guī)定的15小時，但實際設計中，往往處于經濟性的因素，機組不得不配小，此時最冷月運行時間必然大于15小時。當遇到這種情況時，修改機組冬季產水量衰減率，將最冷月運行時間調至15小時以下，并與客戶說明，機組的配置偏小，冬季運行費用比較大。

四、機組選型說明

定機組遵循以下原則：

選大不選小，即選定主機能力（KW）≥系統(tǒng)總能力（KW）

最冷月運行時間盡可能小于15小時

能選用兩臺小的不選一臺大的

一般情況下機組不混搭（即一個10噸工程不采用一臺10P與一臺5P）

根據經驗機組的選型與水箱噸位大小有一定比例關系，即1噸水：幾P機組。在設計中可以根據這個經驗值來進行預估，提高效率。江浙滬（不包括蘇北）一帶一般為1:1.5，冬季較寒冷地區(qū)一般為1:2，冬季溫暖地區(qū)一般為1:1，三班倒情況一般為1:3，北方地區(qū)一般配比為1:2。

水泵選型計算

水泵的選型主要考慮兩方面，流量與揚程。在熱水系統(tǒng)中水泵可分為以下三類，機組循環(huán)泵，熱水增壓泵，水箱連通泵。

一、機組循環(huán)泵的選型：

機組循環(huán)泵流量的計算：機組循環(huán)流量是由技術部門在研發(fā)機組時設計好的，在工程計算略微有所不同，下面結合工程設計來對本部分內容作介紹。在工程設計中需要給循環(huán)機組配置水泵（即循環(huán)泵）來對水箱中的水進行循環(huán)加熱，其中主要有兩種工程形式：

（1）一臺循環(huán)機組配置一臺水泵，即一機一泵。對這種情況機組循環(huán)流量與循環(huán)管徑即為樣本中所標明的循環(huán)流量和接管管徑。

在實際設計中，往往會碰到這種情況：某新機型樣本中尚未標明，無法從產品樣本中得知循環(huán)流量與接管管徑。當碰到這種情況時，流量按下公式來估算：

Q=Q_制熱÷5×0.86×1.2

式中： Q——流量，單位：m³/h

Q_制熱——機組制熱量，單位:KW

1.2——安全系數

5——制熱量轉換流量轉換系數

0.86——制熱量轉換流量轉換系數

（2）多臺循環(huán)機組共用一臺水泵，即多機一泵。對這種情況機組循環(huán)流量按下公式計算：

Q’=Q×N

式中：Q’——循環(huán)總流量，單位：m³/h

Q——機組循環(huán)流量，單位: m³/h

N——機組數量

同樣若遇到新機型無法從樣本上取得循環(huán)流量，按上頁公式計算取值。

2.機組循環(huán)泵揚程的計算：

H=Z+P+0.1L

式中： H——水泵所需揚程

Z——機組底部與水箱底部的高度差

P——機組換熱器的水壓降，咨詢廠商，單位 Kpa(1Kpa=0.1m)

L——循環(huán)管路的長度

根據經驗，機組循環(huán)泵揚程一般選10M左右。

二、熱水增壓泵的選型：

1.熱水增壓泵流量的計算：

結合以往設計經驗及一些資料文獻，歸類以下三種方法來確定：

（1） 根據使用場所的使用時間來計算，公式如下：

式中：Q——熱水出水流量，單位：m³/h

M——水箱噸位，單位: m³

T——使用場所的使用時間，單位h(在熱水定額表中可查)

T’——每日高峰用水量計算時間，單位h 一般取4h

1.3——小時變化系數

（2）根據使用場所的用水點數量來計算，公式如下：
Q=Q“×N×60÷1000×K

式中： Q——熱水出水流量，單位：m³/h

Q’’——單用水點用水量，單位：L/min 一般為5L/min

N——用水點數量

K——同時使用率，一般取30%-40%，學校等集中供水取70%

60，1000——流量單位轉化系數

（3）根據使用場所預留的冷熱水管管徑來計算，即已知冷熱水管徑，用管徑大小來推算流量，公式如下：

式中： Q——熱水出水流量，單位：m³/h

D——管道內徑，單位：mm

1000——mm轉換m 單位轉換系數

5652——轉換系數

2.熱水增壓泵揚程的計算：

根據經驗，不含回水系統(tǒng)的熱水管路，無論層高多少，揚程取10M左右。

含回水系統(tǒng)的熱水管路，揚程根據樓層來確定，詳見下表

若高于6層，根據實際情況決定。

水箱連通泵選型

1.水箱連通泵流量的計算：

式中： Q——流量，單位：m³/h

Q_加熱水箱——加熱水箱容量，單位：m³

h——時間，單位：小時，一般取1

2.水箱連通泵揚程的計算：參照機組循環(huán)泵揚程選取。

水箱連通泵選型

商用熱泵機組配置的水箱為不銹鋼材質的敞開式保溫水箱，因水箱是敞開式，故水箱內的壓力不足以供水，或者和主機循環(huán)，要通過水泵來實現。常用的規(guī)格有立式和組合式。

立式保溫水箱規(guī)格：

外膽：不銹鋼201，厚度：0.6mm

內膽：不銹鋼304，厚度：0.8mm

保溫層：聚氨酯，厚度：50mm

保溫層發(fā)泡密度：40Kg/m³

水泵

水泵的定義是利用動力機的機械能，傳給并排除水體的機械。簡單的說就是傳輸液體或者是給液體增壓的裝置。而水泵在熱水工程中主要起以下兩種作用：

（1）實現水箱和機組之間的水路循環(huán)。習慣上稱為循環(huán)泵。

（2）給熱水供水提供壓力。習慣上稱為增壓泵。

代表企業(yè)：威樂、格蘭富、南方等。
 

增壓泵的控制方式

增壓泵主要由以下幾種形式來實現自動供水：

（1）通過流量開關來控制

通過流量開關檢測管路流量，當流量小于設定值時，給水泵開啟信號，開啟水泵，當流量高于設定值是關閉水泵。

（2）通過自動增壓裝置來控制

通過自動增壓裝置檢測管路水壓，當水壓小于設定值時，給水泵開啟信號，開啟水泵，當水壓高于設定值是關閉水泵。

（3）通過變頻恒壓系統(tǒng)來控制

變頻恒壓系統(tǒng)的水泵電機以軟啟動方式啟動后開始運轉，由遠傳壓力表檢測供水管網實際壓力，管網實際壓力與設定壓力經過比較后輸出偏差信號，由偏差信號控制調整變頻器輸出的電源頻率，改變水泵轉速，使管網壓力不斷向設定壓力趨近.這個閉環(huán)控制系統(tǒng)通過不斷檢測、不斷調整的反復過程實現管網壓力恒定，從而使水泵根據需水量自動調節(jié)供水量，達到節(jié)能節(jié)水的目的。

水路中的管材

在商用循環(huán)熱泵機組的水路系統(tǒng)中，一般管材為：PPR熱水管或鍍鋅鋼管。一般而言，在管徑小于DN50的水路系統(tǒng)中使用PPR熱水管，大于DN50的水路系統(tǒng)中使用鍍鋅鋼管?；虬纯蛻粜枨蟆?/span>

管徑計算

式中：π——圓周率

D——管道內徑，單位：m

4——圓面積計算中，半徑與直徑的轉換系數

Q——流量，單位:m³/h（參照水泵流量計算）

v——流速，單位：m/s 一般取經濟流速：2m/s

閥門

主要在水路系統(tǒng)中起到開關的作用。

常用的閥門有：用閥門材質有PPR（即塑料）、全銅、鑄鐵。

尺寸規(guī)格同水管尺寸規(guī)格表

一般而言大于DN50（不含DN50）的管道系統(tǒng)優(yōu)先采用鑄鐵閥門，小于DN50的管道系統(tǒng)采用優(yōu)先采用全銅。

安裝施工要點：

1.安裝位置，高度，進出口方向必須符合設計要求。

2.安裝在保溫管道上的各類手動閥門，手柄均不能朝下。

電磁閥

用電磁操作閥芯移動的閥。因為電磁閥是由電磁效應來控制，所以可以通過控制面板電磁閥的閥芯移動來實現自動開關或者調節(jié)流量。

安裝施工要點：

1、安裝時應注意閥體上箭頭應與介質流向一致。不可裝在有直接滴水或濺水的地方。電磁閥應垂直向上安裝。

2、電磁閥應保證在電源電壓為額定電壓的15%-10%波動范圍內正常工作。

3、電磁閥安裝后，管道中不得有反向壓差。并需通電數次，使之適溫后方可正式投入使用。

4、電磁閥安裝前應徹底清洗管道。通入的介質應無雜質。閥前裝過濾器。

5、當電磁閥發(fā)生故障或清洗時，為保證系統(tǒng)繼續(xù)運行，應安裝旁路裝置。

過濾器

過濾水路系統(tǒng)中的雜質。減少水路系統(tǒng)一些裝置（如水泵，電磁閥）的損壞或失靈。

安裝施工要點：

1、安裝在管路中要與管道水平。

2、安裝時注意介質流動的方向應與閥體所標箭頭方向一致。

止回閥

靠水流流動的力量自行開啟或關閉，即只有管路里的水流動時，止回閥開啟。用于防止水流倒流。止回閥屬于自動閥類，主要用于水流單向流動的管道上，只允許水流向一個方向流動，以防止發(fā)生事故。

安裝施工要點：

1、在管線中不要使止回閥承受重量，大型的止回閥應獨立支撐，使之不受管系產生的壓力的影響。

2、安裝時注意介質流動的方向應與閥體所標箭頭方向一致。

軟接

主要用來減少水路系統(tǒng)中由機組或是水泵引起的震動。使整個系統(tǒng)運行更加穩(wěn)定，延長壽命。根據機組和水泵接口的不同分為：法蘭軟接和絲口軟接。

說明：法蘭接口使用法蘭片連接。其實許多閥件也有法蘭接口和絲口，如過濾器，止回閥。一般而言口徑大于DN50以上才會使用法蘭接口。

控制柜型號說明

控制柜型號命名規(guī)則

GC+D+Z+X-機組匹數-機組數量-系統(tǒng)總功率

GC表示工程意思

D表示電加熱，若無則不填

Z表示增壓泵，若無則不填

X表示循環(huán)泵，若循環(huán)泵為單相電，可由機組控制，則不填

機組匹數填寫格式為：1P，2P，3P………

機組數量填寫格式為：1II，2II，3II………

系統(tǒng)總功率填寫格式為：1KW，2KW,3KW………

注意：對于水泵的一用一備，不要將備用水泵的功率也累加到系統(tǒng)總功率中。

電線路線徑計算（估算）

根據設備或系統(tǒng)的功率，結合以下原則計算：

若為單相系統(tǒng)：

若為三相系統(tǒng)，分以下兩種情況：

功率小于50Kw：

功率大于50Kw：

將上述計算所得的線徑參照電線規(guī)格表，以選大不選小的原則選型。

常用電線型號為BVR。

常用設備電源芯數

電纜的選型

根據線徑選型，計算出火線線徑，然后根據設備電源芯數來選擇電纜規(guī)格。單相電源的零火線一般為同一規(guī)格，三相電源的零線比火線小1-2個規(guī)格。詳見電線電纜規(guī)格表。

電纜的規(guī)格填寫：火線芯數×火線電線規(guī)格+（零線芯數+地線芯數）×零線電線規(guī)格。

如10P空氣熱泵機組的電纜規(guī)格如下：3×4mm²+2×2.5mm²

電加熱選型

電加熱數量確定

根據常規(guī)經驗值直接選擇電輔熱容量：華南地區(qū)電輔熱可選擇主機制熱量的30％左右(主機選擇有余量的情況可不配電輔熱),華東、中西南地區(qū)電輔熱可選擇主機制熱量的(50 ～ 70)％左右，東西、北華北地區(qū)電輔熱基本要選擇主機制熱量的100％左右。

保溫材料選型

輔材選用說明

密封材料：絲口連接處用生料帶或麻絲膠水（大于DN50（不含DN50）的管道系統(tǒng)優(yōu)先采用麻絲膠水，小于DN50的管道系統(tǒng)采用優(yōu)先采用生料帶）。法蘭連接處用法蘭橡膠墊片。

保溫材料：一般使用保溫管與保溫棉兩種形式（大于DN50（不含DN50）的管道系統(tǒng)優(yōu)先采用保溫棉，小于DN50的管道系統(tǒng)采用優(yōu)先采用保溫管）。

保溫管以m為計量單位，保溫棉以m³為計量單位

保溫輔助材料：一般采用鋁皮和鋁箔扎帶或電工阻燃膠帶。一般而言，若保溫材料選用保溫棉，則保溫輔助材料選用鋁皮。若保溫材料選用保溫管，則保溫富足材料選用鋁箔扎帶或電工阻燃膠帶。

熱水管道保溫處理：

(1) 絕熱層； (2)防水防潮層； (3)外保護層(也可以兼作防水防潮層)。

絕熱層：橡塑棉、聚胺脂發(fā)泡等，厚度≥30mm；

外保護層：室外，＋0.3mm厚鍍鋅板;室內,鋁鉑紙；

外保護層是最容易被忽略的。室外沒有外保護層，風吹日曬雨淋時間久后，保溫材料老化脫落，保溫效果差，外觀很丑，低檔。

回水系統(tǒng)

當用戶長時間不用時，水管中的水溫降低，為了節(jié)約用水，水管中的水自動回到水箱中?；厮苈钒惭b電磁閥，當會管道水溫小于設定的回水溫度且低于水箱溫度5度時，電磁閥開啟，增壓水泵開啟，將水管中的冷水排放到水箱中。當管道溫度高于設定溫度，電磁閥與水泵停止工作，保證用戶一開龍頭就有熱水出水。

補水系統(tǒng)

加熱水箱加水采用水位補水，在水箱內設置高，中，低三個水位，當低于中水位時主機給電磁閥信號，電磁閥開啟補水，當高于中水位時,主機給電磁閥信號，電磁閥關閉補水結束。

工程系統(tǒng)圖

在標況下系統(tǒng)設計為自來水流經機組一次升溫5℃。將保溫水箱中的水循環(huán)加熱至設定溫度。系統(tǒng)設計簡單，在天氣比較寒冷區(qū)域，機組能穩(wěn)定運行。

循環(huán)大小水箱工程系統(tǒng)圖循環(huán)機組使用加熱水箱和儲熱水箱分離設計，機組集中熱量加熱小水箱（加熱水箱），時期溫度到達設定溫度后將熱水放至大水箱（儲熱水箱），如此循環(huán)動作。

此系統(tǒng)適用于連續(xù)性供水且熱水需求量較大的酒店、賓館、工廠、醫(yī)院等場所，水溫波動小。

安裝注意事項
設備基礎的制作

混凝土基礎，此基礎用混凝土澆制，具有較佳的防震效果。

具體要求為：a.混凝土基礎表面應堅實、牢固且平整，支撐面的承重應為機組運行重量的2倍。b.在做水泥基礎臺時，建議作如下處理：置于直徑9.5mm以上之螺紋鋼筋，間距10公分捆扎排放上下兩層。c.在混凝土樓板上作水泥基座時，在施工前須保持表面粗糙，待清掃干凈后，給予充分水份后再施工。d.水泥基礎臺按1：2：4比例充分混合，力求堅固，并依需要埋入規(guī)定大小數量的基礎螺栓。完工后的基礎臺表面應保證平整。e.混凝土基礎臺表面需進行防水處理，基礎臺四周應設置排水溝槽，排水溝坡度應大于0.5°且坡向排水口。f.基礎臺之混凝土，須待完全干涸后才能安裝機器。g.為使設備能寧靜運轉，避免因振動和噪音的傳遞而影響機組所處的樓層，機組底座與基礎應以防震墊隔離，且機組安裝時需注意保持水平。h.為避免設備長期運行產生的可能位移使機組產生扭曲甚至于斷裂，機組應采取妥善的限位固定措施。具體見下圖：（單位：mm）

一、注意

1、混凝土基礎離地面的高度應≥200mm。

2、混凝土基礎必須找平，水平度≤0.1%。用槽鋼、工字鋼、角鐵焊成支撐架，支撐架與地面用拉爆螺絲固定。注意：荷載支撐面必須堅固，足以承受機組動靜荷載，且不致額外增大振動和噪音，以避免影響周圍環(huán)境。

3、安裝注意機組的安裝位置比較靈活，可裝在陽臺、樓面、地下室等。為了使機組能可靠的運行。

二、必須注意以下幾點：

1、機組需由專業(yè)人員安裝，安裝時須遵守當地政府和相關部門的相應規(guī)定。

2、應考慮留出足夠的空間，以連接水管和電線，同時考慮維修需要的空間（不能小于如下圖所標的間隙）。

3、機組安裝完畢后，要檢查機組是否已良好固定，底腳是否安裝防震膠墊。

4、機組應安裝在室外通風的地方，同時也便于檢修，機組出風口方向的遮擋物與機組的距離不得小于1.8米。
 

機組調試

安裝完畢后，應該對以下幾點進行檢查：先總體檢查下整個工的水系統(tǒng)和電控系統(tǒng)是否安裝好，接線是否牢固，該開的閥門是否打開，該關的是否關閉。然后再送電，用萬用表檢查電源是否正常，再開機。

開機后需要檢查的幾個要點：

1.機組的補水系統(tǒng)是否正常補水，補到高水位后，電磁閥是否關閉，低于高水位后電磁閥是否再次通電補水。

2.機組的循環(huán)水泵是否能把水抽進主機，如果水泵啟動了，但是水不循環(huán)，就要對水泵進行排空，直到水能正常的循環(huán)起來。

3.機組運行時的高壓壓力和低壓壓力是否正常，風機吹出的風是否感覺到涼爽，用鉗形表檢測機組運行電流，觀察是否正常，機組無異常噪音。

4.檢查工程的供水系統(tǒng)能否提供足夠的壓力給用戶，是否受控制。

5.正常運行一段時間后，水溫能夠加熱到設定溫度停機，且水溫低于設定溫度5度后能夠正常啟動。

 

以上幾點如果都正常，反復運行24小時后，則該工程可以交付給客戶使用。
 

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